JP6697361B2 - Hydraulic excavator drive system - Google Patents

Hydraulic excavator drive system Download PDF

Info

Publication number
JP6697361B2
JP6697361B2 JP2016184547A JP2016184547A JP6697361B2 JP 6697361 B2 JP6697361 B2 JP 6697361B2 JP 2016184547 A JP2016184547 A JP 2016184547A JP 2016184547 A JP2016184547 A JP 2016184547A JP 6697361 B2 JP6697361 B2 JP 6697361B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
bucket
cabin
gravity
swinging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016184547A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018048698A (en
Inventor
哲弘 近藤
哲弘 近藤
武久 加藤
武久 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2016184547A priority Critical patent/JP6697361B2/en
Priority to CN201710853020.7A priority patent/CN107859087B/en
Priority to US15/711,497 priority patent/US10612212B2/en
Publication of JP2018048698A publication Critical patent/JP2018048698A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6697361B2 publication Critical patent/JP6697361B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2285Pilot-operated systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/226Safety arrangements, e.g. hydraulic driven fans, preventing cavitation, leakage, overheating
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20576Systems with pumps with multiple pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/305Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30525Directional control valves, e.g. 4/3-directional control valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/32Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/329Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/405Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F15B2211/40576Assemblies of multiple valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

本発明は、油圧ショベル駆動システムに関する。   The present invention relates to a hydraulic excavator drive system.

一般に、油圧ショベルでは、旋回体に対して俯仰するブームの先端にアームが揺動可能に連結され、アームの先端にバケットが揺動可能に連結される。この油圧ショベルに搭載される駆動システムは、ブームを俯仰させるブームシリンダ、アームを揺動させるアームシリンダおよびバケットを揺動させるバケットシリンダなどを含み、これらの油圧アクチュエータには、ポンプから制御弁を介して作動油が供給される。   Generally, in a hydraulic excavator, an arm is swingably connected to a tip end of a boom that leans against a revolving structure, and a bucket is swingably connected to a tip end of the arm. The drive system mounted on this hydraulic excavator includes a boom cylinder that raises the boom, an arm cylinder that swings the arm, a bucket cylinder that swings the bucket, and the like. Hydraulic oil is supplied.

例えば、特許文献1には、図8に示すような油圧ショベル駆動システム100が開示されている。この駆動システム100では、アームシリンダ110に対する作動油の供給および排出が制御弁150により制御される。制御弁150は、パイロット操作弁140と接続された一対のパイロットポートを有しており、制御弁150へ導かれるパイロット圧が大きくなるほど、制御弁150のメータイン側の開口面積およびメータアウト側の開口面積が大きくなる。   For example, Patent Document 1 discloses a hydraulic excavator drive system 100 as shown in FIG. In this drive system 100, the supply and discharge of hydraulic oil to and from the arm cylinder 110 are controlled by the control valve 150. The control valve 150 has a pair of pilot ports connected to the pilot operation valve 140, and as the pilot pressure introduced to the control valve 150 increases, the opening area on the meter-in side and the opening on the meter-out side of the control valve 150 are increased. The area becomes large.

さらに、駆動システム100では、アームシリンダ110のロッド側油室112と制御弁150とを接続する給排ラインに、パイロット開閉弁120が設けられている。パイロット開閉弁120は、アームシリンダ110のボトム側油室111内の圧力が所定圧力以下に低下したときに作動して、アームシリンダ110のロッド側油室112から排出される作動油用の通路の開口度を低減する。これにより、アーム引き操作時にアームシリンダ110がアームおよびバケット全体の自重で伸長することが防止され、アームシリンダ110でキャビテーションが発生することが防止される。   Further, in the drive system 100, the pilot opening / closing valve 120 is provided in the supply / discharge line that connects the rod-side oil chamber 112 of the arm cylinder 110 and the control valve 150. The pilot opening / closing valve 120 operates when the pressure in the bottom side oil chamber 111 of the arm cylinder 110 drops below a predetermined pressure, and serves as a passage for the working oil discharged from the rod side oil chamber 112 of the arm cylinder 110. Openness is reduced. This prevents the arm cylinder 110 from extending due to the weight of the entire arm and bucket during the arm pulling operation, and prevents cavitation from occurring in the arm cylinder 110.

特開平5−187409号公報JP-A-5-187409

しかしながら、図8に示す駆動システム100では、パイロット開閉弁120に加え、このパイロット開閉弁120を作動させるための弁として、パイロット操作弁140からパイロット開閉弁120へ導かれるパイロット圧を、アームシリンダ110のボトム側油室111内の圧力に応じて減圧する減圧弁130が必要である。従って、駆動システム100の構成は複雑であり、コストが高い。   However, in the drive system 100 shown in FIG. 8, in addition to the pilot opening / closing valve 120, the pilot pressure introduced from the pilot operating valve 140 to the pilot opening / closing valve 120 is used as a valve for operating the pilot opening / closing valve 120. The pressure reducing valve 130 for reducing the pressure according to the pressure in the bottom side oil chamber 111 is required. Therefore, the configuration of the drive system 100 is complicated and the cost is high.

そこで、本発明は、アームまたはバケットを揺動させるシリンダに重力の影響でキャビテーションが発生することを安価な構成で防止できる油圧ショベル駆動システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a hydraulic excavator drive system capable of preventing cavitation from occurring in a cylinder that swings an arm or a bucket due to the influence of gravity with an inexpensive configuration.

前記課題を解決するために、本発明の1つの側面からの油圧ショベル駆動システムは、アームまたはバケットである揺動部を揺動させるシリンダと、前記シリンダに対する作動油の供給および排出を制御する制御弁であって、前記揺動部をキャビンに近づける第1操作用の第1パイロットポートおよび前記揺動部を前記キャビンから遠ざける第2操作用の第2パイロットポートを有する制御弁と、操作レバーを含み、前記第1操作と前記第2操作のどちらかを受けたときに前記操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記第1パイロットポートと接続された電磁比例弁と、前記操作信号に基づいて前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作装置が前記第1操作を受けたとき、前記電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと反対側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンに近いほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a hydraulic excavator drive system according to one aspect of the present invention is a cylinder that rocks a rocking part that is an arm or a bucket, and a control that controls supply and discharge of hydraulic oil to and from the cylinder. A control valve having a first pilot port for a first operation for bringing the swinging part closer to the cabin and a second pilot port for a second operation for moving the swinging part away from the cabin; and an operating lever. An operation device that outputs an operation signal according to the tilt angle of the operation lever when receiving either the first operation or the second operation; and a solenoid proportional valve connected to the first pilot port. A control device that controls the electromagnetic proportional valve based on the operation signal, wherein the control device is configured to control the electromagnetic ratio when the operation device receives the first operation. The pilot pressure output from the valve is proportional to the operation signal output from the operating device up to the upper limit pressure, and when the swinging part is an arm, the center of gravity of the arm and the bucket is the swinging part. Is a bucket, as long as the center of gravity of the bucket is located on the opposite side of the cabin with respect to the vertical line passing through at least the swing center of the swing section, the upper limit is the closer the swing section is to the cabin. The solenoid proportional valve is controlled so that the pressure rises.

上記の構成によれば、第1操作時にアームおよびバケット全体であるかバケットである重力影響部の重心(以後、重力影響部の重心と短縮して表すことがある)がキャビンから最も遠くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も加速するように作用するときに、電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最小となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンから遠くにあるほど小さくすることができる。従って、揺動部が重力に準じて揺動するときには、重力の影響でシリンダにキャビテーションが発生することを防止することができる。しかも、第1操作に対して1つの電磁比例弁を用いた安価な構成でそれを実現できる。   According to the above configuration, at the time of the first operation, the center of gravity of the gravity-affected zone, which is the entire arm and the bucket or the bucket (hereinafter, may be abbreviated as the gravity center of the gravity-affected zone), is farthest from the cabin. In other words, in other words, when gravity acts on the oscillating portion so as to most accelerate the oscillating movement of the oscillating portion, the upper limit pressure of the pilot pressure output from the solenoid proportional valve becomes the minimum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be made smaller as the center of gravity of the gravity-affected portion is farther from the cabin. Therefore, when the rocking portion rocks according to gravity, it is possible to prevent cavitation from occurring in the cylinder due to the influence of gravity. Moreover, it can be realized with an inexpensive structure using one solenoid proportional valve for the first operation.

前記制御装置は、前記操作装置が前記第1操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンに近いほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、第1操作時に重力影響部の重心がキャビンの最も近くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も減速するように作用するときに、電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最大となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンに近いほど大きくすることができる。従って、揺動部が重力に逆らって揺動するときには、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積が大きくなるため、シリンダから排出される作動油が制御弁で絞られることが抑制される。従って、重力影響部の重心が鉛直線を基準としてキャビンと同じ側に位置するときは、揺動部の揺動に必要な動力を低減することができる。   When the operating device receives the first operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is closer to the cabin in the entire swinging range of the swinging part. The solenoid proportional valve may be controlled. According to this configuration, when the center of gravity of the gravity-affected portion is closest to the cabin during the first operation, in other words, when gravity acts on the swing portion to slow down the swing of the swing portion most, The upper limit pressure of the pilot pressure output from the solenoid proportional valve becomes maximum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be increased as the gravity center of the gravity-affected portion is closer to the cabin. Therefore, when the swinging part swings against gravity, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is tilted greatly increases, so that the hydraulic oil discharged from the cylinder is Throttling by the control valve is suppressed. Therefore, when the center of gravity of the gravity-affected portion is located on the same side as the cabin with respect to the vertical line, the power required for swinging the swinging portion can be reduced.

前記電磁比例弁は、第1電磁比例弁であり、前記第2パイロットポートと接続された第2電磁比例弁をさらに備え、前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記第2電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと同じ側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記第2電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、第2操作時に重力影響部の重心がキャビンの最も近くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も加速するように作用するときに、第2電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最小となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンに近いほど小さくすることができる。従って、揺動部が重力に準じて揺動するときには、重力の影響でシリンダにキャビテーションが発生することを防止することができる。しかも、第2操作に対して1つの電磁比例弁を用いた安価な構成でそれを実現できる。   The solenoid proportional valve is a first solenoid proportional valve, and further includes a second solenoid proportional valve connected to the second pilot port, wherein the control device is configured such that when the operating device receives the second operation, The pilot pressure output from the second solenoid proportional valve is proportional to the operation signal output from the operating device up to the upper limit pressure, and when the swinging portion is an arm, the center of gravity of the arm and the bucket as a whole is When the swing portion is a bucket, the swing portion is the cabin as long as the center of gravity of the bucket is located on the same side as the cabin with respect to a vertical line passing through at least the swing center of the swing portion. The second solenoid proportional valve may be controlled such that the upper limit pressure increases as the distance from the second solenoid valve increases. According to this configuration, when the center of gravity of the gravity-affected portion is closest to the cabin during the second operation, in other words, when gravity acts on the swing portion so as to accelerate the swing of the swing portion the most. , The upper limit pressure of the pilot pressure output from the second solenoid proportional valve becomes minimum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be made smaller as the center of gravity of the gravity-affected portion is closer to the cabin. Therefore, when the rocking portion rocks according to gravity, it is possible to prevent cavitation from occurring in the cylinder due to the influence of gravity. Moreover, it can be realized with an inexpensive configuration using one solenoid proportional valve for the second operation.

前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記第2電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、第2操作時に重力影響部の重心がキャビンから最も遠くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も減速するように作用するときに、第2電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最大となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンから遠くにあるほど大きくすることができる。従って、揺動部が重力に逆らって揺動するときには、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積が大きくなるため、シリンダから排出される作動油が制御弁で絞られることが抑制される。従って、重力影響部の重心が鉛直線を基準としてキャビンと反対側に位置するときは、揺動部の揺動に必要な動力を低減することができる。   When the operating device receives the second operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is farther from the cabin, in the entire swinging range of the swinging part. The second proportional solenoid valve may be controlled. According to this configuration, when the center of gravity of the gravity-affected portion is farthest from the cabin during the second operation, in other words, when gravity acts on the swing portion so as to slow down the swing of the swing portion most. The upper limit pressure of the pilot pressure output from the second solenoid proportional valve becomes maximum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be increased as the center of gravity of the gravity-affected portion is farther from the cabin. Therefore, when the swinging part swings against gravity, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is tilted greatly increases, so that the hydraulic oil discharged from the cylinder is Throttling by the control valve is suppressed. Therefore, when the center of gravity of the gravity-affected portion is located on the opposite side of the cabin with respect to the vertical line, the power required for swinging the swinging portion can be reduced.

また、本発明の別の側面からの油圧ショベル駆動システムは、アームまたはバケットである揺動部を揺動させるシリンダと、前記シリンダに対する作動油の供給および排出を制御する制御弁であって、前記揺動部をキャビンに近づける第1操作用の第1パイロットポートおよび前記揺動部を前記キャビンから遠ざける第2操作用の第2パイロットポートを有する制御弁と、操作レバーを含み、前記第1操作と前記第2操作のどちらかを受けたときに前記操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記第2パイロットポートと接続された電磁比例弁と、前記操作信号に基づいて前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと同じ側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する。   A hydraulic excavator drive system according to another aspect of the present invention is a cylinder that rocks a rocking part that is an arm or a bucket, and a control valve that controls supply and discharge of hydraulic oil to and from the cylinder. The first operation includes a control valve having a first pilot port for a first operation for bringing the swinging part closer to the cabin and a second pilot port for a second operation for moving the swinging part away from the cabin, and an operating lever. And an operation device that outputs an operation signal according to the tilt angle of the operation lever when receiving one of the second operations, an electromagnetic proportional valve connected to the second pilot port, and an operation signal based on the operation signal. And a control device for controlling the electromagnetic proportional valve, wherein the control device outputs a pie output from the electromagnetic proportional valve when the operating device receives the second operation. Up to the upper limit pressure, and when the swinging portion is an arm, the center of gravity of the arm and the bucket as a whole is the bucket pressure, and the swinging portion is the bucket. As long as the center of gravity of the bucket is located on the same side as the cabin with respect to a vertical line passing through at least the swing center of the swing unit, the upper limit pressure becomes higher as the swing unit is farther from the cabin. The solenoid proportional valve is controlled so as to rise.

上記の構成によれば、第2操作時に重力影響部の重心がキャビンの最も近くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も加速するように作用するときに、電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最小となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンに近いほど小さくすることができる。従って、揺動部が重力に準じて揺動するときには、重力の影響でシリンダにキャビテーションが発生することを防止することができる。しかも、第2操作に対して1つの電磁比例弁を用いた安価な構成でそれを実現できる。   According to the above configuration, when the center of gravity of the gravity-affected portion is closest to the cabin during the second operation, in other words, when gravity acts on the swing portion to accelerate the swing of the swing portion most. In addition, the upper limit pressure of the pilot pressure output from the solenoid proportional valve becomes minimum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be made smaller as the center of gravity of the gravity-affected portion is closer to the cabin. Therefore, when the rocking portion rocks according to gravity, it is possible to prevent cavitation from occurring in the cylinder due to the influence of gravity. Moreover, it can be realized with an inexpensive configuration using one solenoid proportional valve for the second operation.

前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、第2操作時に重力影響部の重心がキャビンから最も遠くにあるとき、換言すれば重力が揺動部に当該揺動部の揺動を最も減速するように作用するときに、電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧が最大となる。つまり、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビンから遠くにあるほど大きくすることができる。従って、揺動部が重力に逆らって揺動するときには、操作装置の操作レバーが大きく傾倒されたときの制御弁のメータアウト側の最大開口面積が大きくなるため、シリンダから排出される作動油が制御弁で絞られることが抑制される。従って、重力影響部の重心が鉛直線を基準として前記キャビンと反対側に位置するときは、揺動部の揺動に必要な動力を低減することができる。   When the operating device receives the second operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is farther from the cabin, in the entire swinging range of the swinging part. The solenoid proportional valve may be controlled. According to this configuration, when the center of gravity of the gravity-affected portion is farthest from the cabin during the second operation, in other words, when gravity acts on the swing portion so as to slow down the swing of the swing portion most. The upper limit pressure of the pilot pressure output from the solenoid proportional valve becomes maximum. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is largely tilted can be increased as the center of gravity of the gravity-affected portion is farther from the cabin. Therefore, when the swinging part swings against gravity, the maximum opening area on the meter-out side of the control valve when the operating lever of the operating device is tilted greatly increases, so that the hydraulic oil discharged from the cylinder is Throttling by the control valve is suppressed. Therefore, when the center of gravity of the gravity-affected portion is located on the opposite side of the cabin with respect to the vertical line, the power required for swinging the swinging portion can be reduced.

上記の油圧ショベル駆動システムは、旋回体と、前記旋回体に取り付けられた、前記揺動部を撮影するカメラと、をさらに備え、前記制御装置は、前記カメラで撮影された画像から、前記重心と前記揺動部の揺動中心とを結ぶ線と前記鉛直線との間の揺動角を求め、この揺動角に応じて前記上限圧を決定してもよい。ブームシリンダおよびアームシリンダ、またはブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダにストロークセンサを設け、これらのストロークセンサの検出値から揺動部の揺動角を算出することは可能である。しかしながら、それらのシリンダには大きな振動が作用するため、ストロークセンサを用いた場合には振動対策が必要になる。さらに、例えば揺動部がアームである場合には、アームの揺動角を算出するために、ブームシリンダのストローク検出値とアームシリンダのストローク検出値の両方が必要になる。これに対し、振動の少ない旋回体にカメラを取り付け、そのカメラで撮影された画像から揺動部の揺動角を求めれば、簡単な構成で振動による悪影響を避けることができる。   The hydraulic excavator drive system further includes a revolving structure and a camera attached to the revolving structure for photographing the swinging unit, and the control device determines the center of gravity from the image photographed by the camera. The upper limit pressure may be determined in accordance with the swing angle between the vertical line and the line connecting the swing center of the swing portion and the swing center. It is possible to provide a stroke sensor on the boom cylinder and the arm cylinder, or on the boom cylinder, the arm cylinder and the bucket cylinder, and calculate the swing angle of the swing portion from the detection values of these stroke sensors. However, since large vibrations act on those cylinders, it is necessary to take measures against vibrations when the stroke sensor is used. Further, for example, when the swing unit is an arm, both the stroke detection value of the boom cylinder and the stroke detection value of the arm cylinder are required to calculate the swing angle of the arm. On the other hand, if a camera is attached to a swinging body with little vibration and the rocking angle of the rocking portion is obtained from the image captured by the camera, the adverse effect of vibration can be avoided with a simple configuration.

上記の油圧ショベル駆動システムは、前記旋回体を旋回可能に支持する走行体と、前記旋回体に取り付けられた、前記旋回体の水平度を検出する傾斜センサと、をさらに備え、前記鉛直線は、前記旋回体の旋回軸と平行な仮想直線であり、前記制御装置は、前記傾斜センサで検出された水平度に基づいて、前記カメラで撮影された画像から求められる前記揺動角を補正してもよい。この構成によれば、揺動部の揺動角を地面の傾斜に拘らず正確に求めることができる。   The hydraulic excavator drive system further includes a traveling body that supports the revolving structure so that the revolving structure is capable of revolving, and an inclination sensor that is attached to the revolving structure and that detects the levelness of the revolving structure. A virtual straight line parallel to the turning axis of the revolving structure, wherein the control device corrects the swing angle obtained from the image captured by the camera based on the horizontality detected by the tilt sensor. May be. According to this configuration, the swing angle of the swing portion can be accurately obtained regardless of the inclination of the ground.

本発明によれば、アームまたはバケットを揺動させるシリンダに重力の影響でキャビテーションが発生することを安価な構成で防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent cavitation from occurring in a cylinder that swings an arm or a bucket due to the influence of gravity with an inexpensive configuration.

本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a hydraulic excavator drive system concerning a 1st embodiment of the present invention. 油圧ショベルの側面図である。It is a side view of a hydraulic excavator. 制御弁へのパイロット圧と制御弁の開口面積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pilot pressure to a control valve, and the opening area of a control valve. 操作レバーの傾倒角と電磁比例弁から出力されるパイロット圧との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the tilt angle of the operating lever and the pilot pressure output from the solenoid proportional valve. アームの揺動角と電磁比例弁から出力されるパイロット圧の上限圧との関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the swing angle of the arm and the upper limit pressure of the pilot pressure output from the solenoid proportional valve. アームをキャビンから最も遠くの位置からキャビンの最も近くの位置まで操作レバーを大きく傾倒させて揺動させたときの制御弁のメータアウト側の開口面積の経時的変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change over time in the opening area of the control valve on the meter-out side when the operation lever is largely tilted and swung from the position farthest from the cabin to the position closest to the cabin. 本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hydraulic excavator drive system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 従来の油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional hydraulic excavator drive system.

(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル駆動システム1Aを示し、図2に、その駆動システム1Aが搭載された油圧ショベル10を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a hydraulic excavator drive system 1A according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a hydraulic excavator 10 equipped with the drive system 1A.

図2に示す油圧ショベル10は、自走式であり、走行体11を含む。また、油圧ショベル10は、走行体11に旋回可能に支持された旋回体12と、旋回体12に対して俯仰するブーム13を含む。ブーム13の先端には、アーム14が揺動可能に連結されており、アーム14の先端には、バケット15が揺動可能に連結されている。旋回体12には、運転席が設置されたキャビン16が設けられている。   The hydraulic excavator 10 shown in FIG. 2 is a self-propelled type and includes a traveling body 11. The hydraulic excavator 10 also includes a revolving structure 12 that is supported by the traveling structure 11 so as to be revolvable, and a boom 13 that leans against the revolving structure 12. An arm 14 is swingably connected to the tip of the boom 13, and a bucket 15 is swingably connected to the tip of the arm 14. The revolving structure 12 is provided with a cabin 16 in which a driver's seat is installed.

図1に示すように、駆動システム1Aは、油圧アクチュエータとして、図示しない左右一対の走行モータおよび旋回モータを含むとともに、ブームシリンダ21(図2参照)、アームシリンダ22およびバケットシリンダ23を含む。ブームシリンダ21はブーム13を俯仰させ、アームシリンダ22はアーム14を揺動させ、バケットシリンダ23はバケット15を揺動させる。   As shown in FIG. 1, the drive system 1A includes, as hydraulic actuators, a pair of left and right traveling motors and a swing motor (not shown), and a boom cylinder 21 (see FIG. 2), an arm cylinder 22 and a bucket cylinder 23. The boom cylinder 21 raises the boom 13, the arm cylinder 22 swings the arm 14, and the bucket cylinder 23 swings the bucket 15.

上述した油圧アクチュエータには、主ポンプ31から制御弁を介して作動油が供給される。主ポンプ31は、エンジン30により駆動される。例えば、アームシリンダ22には、アーム制御弁41を介して作動油が供給され、バケットシリンダ23には、バケット制御弁44を介して作動油が供給される。なお、その他の油圧アクチュエータ用の制御弁は、図示を省略する。主ポンプ31は、シングルポンプであってもダブルポンプであってもよい。   Hydraulic oil is supplied to the above-described hydraulic actuator from the main pump 31 via a control valve. The main pump 31 is driven by the engine 30. For example, the working oil is supplied to the arm cylinder 22 via the arm control valve 41, and the working oil is supplied to the bucket cylinder 23 via the bucket control valve 44. Illustration of other control valves for hydraulic actuators is omitted. The main pump 31 may be a single pump or a double pump.

具体的に、アーム制御弁41およびバケット制御弁44は、供給ライン32により主ポンプ31と接続されている。また、アーム制御弁41およびバケット制御弁44のそれぞれは、タンクライン35によりタンクと接続されている。   Specifically, the arm control valve 41 and the bucket control valve 44 are connected to the main pump 31 by the supply line 32. Further, each of the arm control valve 41 and the bucket control valve 44 is connected to the tank by the tank line 35.

アーム制御弁41は、一対の給排ライン22a,22bによりアームシリンダ22と接続されている。アーム制御弁41は、アームシリンダ22に対する作動油の供給および排出を制御する。アーム制御弁41は、アーム14をキャビン16に近づけるアーム引き操作用の第1パイロットポート43と、アーム14をキャビン16から遠ざけるアーム押し操作用の第2パイロットポート42を有している。   The arm control valve 41 is connected to the arm cylinder 22 by a pair of supply / discharge lines 22a and 22b. The arm control valve 41 controls supply and discharge of hydraulic oil to and from the arm cylinder 22. The arm control valve 41 has a first pilot port 43 for an arm pulling operation that brings the arm 14 closer to the cabin 16, and a second pilot port 42 for an arm pushing operation that moves the arm 14 away from the cabin 16.

同様に、バケット制御弁44は、一対の給排ライン23a,23bによりバケットシリンダ23と接続されている。バケット制御弁44は、バケットシリンダ23に対する作動油の供給および排出を制御する。バケット制御弁44は、バケット15をキャビン16に近づけるバケットイン操作用の第1パイロットポート46と、バケット15をキャビン16から遠ざけるバケットアウト操作用の第2パイロットポート45を有している。   Similarly, the bucket control valve 44 is connected to the bucket cylinder 23 by a pair of supply / discharge lines 23a and 23b. The bucket control valve 44 controls supply and discharge of hydraulic oil to and from the bucket cylinder 23. The bucket control valve 44 has a first pilot port 46 for bucket-in operation that brings the bucket 15 closer to the cabin 16, and a second pilot port 45 for bucket-out operation that keeps the bucket 15 away from the cabin 16.

さらに、駆動システム1Aは、アーム制御弁41を動かすためのアーム操作装置61と、バケット制御弁44を動かすためのバケット操作装置62を含む。アーム操作装置61は、操作レバーを含み、アーム引き操作とアーム押し操作のどちらかを受けたときに操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する。バケット操作装置62は、操作レバーを含み、バケットイン操作とバケットアウト操作のどちらかを受けたときに操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する。   Further, the drive system 1A includes an arm operating device 61 for moving the arm control valve 41 and a bucket operating device 62 for moving the bucket control valve 44. The arm operation device 61 includes an operation lever, and outputs an operation signal according to the tilt angle of the operation lever when either the arm pulling operation or the arm pushing operation is received. The bucket operation device 62 includes an operation lever and outputs an operation signal according to the tilt angle of the operation lever when receiving either a bucket-in operation or a bucket-out operation.

本実施形態では、アーム操作装置61およびバケット操作装置62が、操作信号としてパイロット圧を出力するパイロット操作弁である。アーム操作装置61がアーム引き操作を受けたとき(操作レバーがアーム引き方向に傾倒されたとき)に出力するパイロット圧は第1圧力計81により検出され、アーム操作装置61がアーム押し操作を受けたとき(操作レバーがアーム押し方向に傾倒されたとき)に出力するパイロット圧は第2圧力計82により検出される。同様に、バケット操作装置62がバケットイン操作を受けたとき(操作レバーがバケットイン方向に傾倒されたとき)に出力するパイロット圧は第3圧力計83により検出され、バケット操作装置62がバケットアウト操作を受けたとき(操作レバーがバケットアウト方向に傾倒されたとき)に出力するパイロット圧は第4圧力計84により検出される。第1〜第4圧力計81〜84により検出されるパイロット圧は、制御装置7へ入力される。   In the present embodiment, the arm operating device 61 and the bucket operating device 62 are pilot operated valves that output pilot pressure as an operation signal. The pilot pressure output when the arm operating device 61 receives the arm pulling operation (when the operating lever is tilted in the arm pulling direction) is detected by the first pressure gauge 81, and the arm operating device 61 receives the arm pushing operation. When the operating lever is tilted in the arm pushing direction, the pilot pressure output is detected by the second pressure gauge 82. Similarly, the pilot pressure output when the bucket operating device 62 receives the bucket in operation (when the operating lever is tilted in the bucket in direction) is detected by the third pressure gauge 83, and the bucket operating device 62 outputs the bucket out. The pilot pressure output when an operation is received (when the operation lever is tilted in the bucket out direction) is detected by the fourth pressure gauge 84. The pilot pressures detected by the first to fourth pressure gauges 81 to 84 are input to the control device 7.

上述したアーム制御弁41の第2パイロットポート42は、アーム押しパイロットライン63によりアーム操作装置61と接続されている。一方、第1パイロットポート43は、アーム引きパイロットライン64によりアーム用電磁比例弁51と接続されている。   The second pilot port 42 of the arm control valve 41 described above is connected to the arm operating device 61 by the arm pushing pilot line 63. On the other hand, the first pilot port 43 is connected to the arm electromagnetic proportional valve 51 by an arm pulling pilot line 64.

同様に、バケット制御弁44の第2パイロットポート45は、バケットアウトパイロットライン65によりバケット操作装置62と接続されている。一方、第1パイロットポート46は、バケットインパイロットライン66によりバケット用電磁比例弁52と接続されている。   Similarly, the second pilot port 45 of the bucket control valve 44 is connected to the bucket operating device 62 by the bucket-out pilot line 65. On the other hand, the first pilot port 46 is connected to the bucket solenoid proportional valve 52 by a bucket-in pilot line 66.

アーム用電磁比例弁51およびバケット用電磁比例弁52は、一次圧ライン34により副ポンプ33と接続されている。副ポンプ33は、主ポンプ31と同様に、エンジン30により駆動される。   The arm proportional solenoid valve 51 and the bucket proportional solenoid valve 52 are connected to the sub pump 33 by a primary pressure line 34. The sub pump 33 is driven by the engine 30, like the main pump 31.

上述した制御装置7は、例えば、ROMやRAMなどのメモリとCPUを有する。制御装置7は、アーム引き操作時にはアーム操作装置61から出力される操作信号(本実施形態では、第1圧力計81で検出されるパイロット圧)に基づいてアーム用電磁比例弁51を制御し、バケットイン操作時にはバケット操作装置62から出力される操作信号(本実施形態では、第3圧力計83で検出されるパイロット圧)に基づいてバケット用電磁比例弁52を制御する。   The control device 7 described above has, for example, a memory such as a ROM or RAM and a CPU. The control device 7 controls the electromagnetic proportional valve 51 for arm based on an operation signal (pilot pressure detected by the first pressure gauge 81 in this embodiment) output from the arm operation device 61 during the arm pulling operation, During the bucket-in operation, the bucket solenoid proportional valve 52 is controlled based on an operation signal output from the bucket operation device 62 (in the present embodiment, the pilot pressure detected by the third pressure gauge 83).

本実施形態では、各電磁比例弁51,52が、出力されるパイロット圧(二次圧)が指令電流と正の相関を示す正比例型である。ただし、各電磁比例弁51,52は、出力されるパイロット圧が指令電流と負の相関を示す逆比例型であってもよい。   In the present embodiment, each solenoid proportional valve 51, 52 is a direct proportional type in which the output pilot pressure (secondary pressure) has a positive correlation with the command current. However, each solenoid proportional valve 51, 52 may be an inverse proportional type in which the output pilot pressure has a negative correlation with the command current.

具体的に、制御装置7は、アーム引き操作時に、アーム用電磁比例弁51へ指令電流を送給し、バケットイン操作時に、バケット用電磁比例弁52へ指令電流を送給する。なお、アーム押し操作時は、アーム操作装置61から出力されるパイロット圧がアーム制御弁41の第2パイロットポート42へ導かれるため、アーム制御弁41はアーム操作装置61の操作レバーの傾倒角に応じて制御される。同様に、アームアウト操作時は、バケット操作装置62から出力されるパイロット圧がバケット制御弁44の第2パイロットポート45へ導かれるため、バケット制御弁44はバケット操作装置62の操作レバーの傾倒角に応じて制御される。   Specifically, the control device 7 sends a command current to the arm electromagnetic proportional valve 51 during the arm pulling operation, and sends a command current to the bucket electromagnetic proportional valve 52 during the bucket in operation. During the arm pushing operation, the pilot pressure output from the arm operating device 61 is guided to the second pilot port 42 of the arm control valve 41, so that the arm control valve 41 has a tilt angle of the operating lever of the arm operating device 61. Controlled accordingly. Similarly, during the arm-out operation, the pilot pressure output from the bucket operating device 62 is guided to the second pilot port 45 of the bucket control valve 44, so that the bucket control valve 44 causes the tilting angle of the operating lever of the bucket operating device 62 to increase. Controlled according to.

バケットイン操作時は、制御装置7は、バケット用電磁比例弁52から出力されるパイロット圧がバケット操作装置62から出力される操作信号に比例するように、バケット用電磁比例弁52を制御する。つまり、制御装置7は、バケット操作装置62から出力される操作信号に比例する指令電流をバケット用電磁比例弁52へ送給する。   During the bucket-in operation, the control device 7 controls the bucket electromagnetic proportional valve 52 so that the pilot pressure output from the bucket electromagnetic proportional valve 52 is proportional to the operation signal output from the bucket operating device 62. That is, the control device 7 sends a command current proportional to the operation signal output from the bucket operation device 62 to the bucket solenoid proportional valve 52.

本実施形態では、アーム引き操作時に、以下で説明する上限圧PLに基づく制御が行われる。つまり、本実施形態では、アーム14が本発明の揺動部に相当し、アーム引き操作およびアーム押し操作がそれぞれ本発明の第1操作および第2操作に相当する。   In the present embodiment, control based on the upper limit pressure PL described below is performed during the arm pulling operation. That is, in the present embodiment, the arm 14 corresponds to the swinging portion of the present invention, and the arm pulling operation and the arm pushing operation correspond to the first operation and the second operation of the present invention, respectively.

アーム引き操作時、制御装置7は、図4に示すように、アーム用電磁比例弁51から出力されるパイロット圧が、上限圧PLまではアーム操作装置61から出力される操作信号に比例するように、アーム用電磁比例弁51を制御する。つまり、制御装置7は、アーム用電磁比例弁51から出力されるパイロット圧が上限圧PLとなるまでは、アーム操作装置61から出力される操作信号に比例する指令電流をアーム用電磁比例弁51へ送給し、それ以上にアーム操作装置61の操作レバーが傾倒されても、アーム用電磁比例弁51へ送給する指令電流を上限圧PLと対応する値に維持する。   During the arm pulling operation, the control device 7 controls the pilot pressure output from the arm electromagnetic proportional valve 51 to be proportional to the operation signal output from the arm operating device 61 up to the upper limit pressure PL, as shown in FIG. First, the solenoid proportional valve 51 for arm is controlled. That is, the control device 7 supplies a command current proportional to the operation signal output from the arm operating device 61 until the pilot pressure output from the arm electromagnetic proportional valve 51 reaches the upper limit pressure PL. Even if the operating lever of the arm operating device 61 is tilted further, the command current to be sent to the arm electromagnetic proportional valve 51 is maintained at a value corresponding to the upper limit pressure PL.

さらに、制御装置7は、アーム14がキャビン16に近いほど上限圧PLが上昇するように、アーム用電磁比例弁51を制御する。本実施形態では、アーム14の揺動範囲の全域において、そのような制御が行われる。   Further, the controller 7 controls the arm proportional solenoid valve 51 so that the upper limit pressure PL increases as the arm 14 is closer to the cabin 16. In the present embodiment, such control is performed in the entire swing range of the arm 14.

図2に示すように、本実施形態では、旋回体12のキャビン16にアーム14を撮影するカメラ71が取り付けられている。そして、制御装置7は、カメラ71で撮影された画像からアーム14の揺動角θを求める。アーム14の揺動角θは、アーム14およびバケット15全体である重力影響部の重心とアーム14の揺動中心14aとを結ぶ線と揺動中心14aを通る鉛直線Lとの間の角度である。重心は、予め定められた点であってもよいし、バケット15の姿勢に応じて変化する点であってもよい。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a camera 71 for photographing the arm 14 is attached to the cabin 16 of the swing body 12. Then, the control device 7 obtains the swing angle θ of the arm 14 from the image taken by the camera 71. The swing angle θ of the arm 14 is an angle between a line connecting the center of gravity of the gravity-affected part, which is the entire arm 14 and the bucket 15, and the swing center 14a of the arm 14 and a vertical line L passing through the swing center 14a. is there. The center of gravity may be a predetermined point or a point that changes according to the attitude of the bucket 15.

具体的に、制御装置7は、カメラ71で撮影された画像を予め格納された基準データと比較することにより、アーム14の揺動角θを算出する。この場合、アーム14の揺動中心14aを通る鉛直線Lは、旋回体12の水平度にかかわらず、旋回体12の旋回軸と平行な仮想直線となる。アーム14の揺動角θを求めた後、制御装置7は、揺動角θに応じて上限圧PLを決定する。   Specifically, the control device 7 calculates the swing angle θ of the arm 14 by comparing the image captured by the camera 71 with reference data stored in advance. In this case, the vertical line L passing through the swing center 14a of the arm 14 is an imaginary straight line parallel to the swing axis of the swing body 12 regardless of the levelness of the swing body 12. After obtaining the swing angle θ of the arm 14, the control device 7 determines the upper limit pressure PL according to the swing angle θ.

アーム14の揺動角θは、重力影響部の重心が鉛直線L上にあるときにゼロとなり、アーム引き操作時は、キャビン16から遠い側がプラス、キャビン16に近い側がマイナスである。   The swing angle θ of the arm 14 becomes zero when the center of gravity of the gravity-affected portion is on the vertical line L, and when the arm is pulled, the side far from the cabin 16 is positive and the side close to the cabin 16 is negative.

本実施形態では、図5に示すように、アーム14がキャビン16から最も遠くの位置からキャビン16の最も近くの位置まで揺動する、換言すればアーム14の揺動角θが最大角度θmax(プラスの値)から最小角度θmin(マイナスの値)まで減少すると、上限圧PLがP1からP2まで上昇する。このため、図4に示すように、アーム操作装置61の操作レバーがフルに傾倒されたときの最大パイロット圧は、P1とP2の間でアーム14の揺動角θに応じて変化する。従って、図3に示すように、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積は、アーム14の揺動角θが最大角度θmaxのときにA1と小さくなり、アーム14の揺動角θが最小角度θminのときにA2と大きくなる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the arm 14 swings from the position farthest from the cabin 16 to the position closest to the cabin 16, in other words, the swing angle θ of the arm 14 is the maximum angle θmax ( When it decreases from the positive value) to the minimum angle θmin (negative value), the upper limit pressure PL increases from P1 to P2. Therefore, as shown in FIG. 4, the maximum pilot pressure when the operation lever of the arm operation device 61 is fully tilted changes between P1 and P2 according to the swing angle θ of the arm 14. Therefore, as shown in FIG. 3, the maximum opening area of the arm control valve 41 on the meter-out side when the operating lever of the arm operating device 61 is largely tilted is when the swing angle θ of the arm 14 is the maximum angle θmax. Becomes smaller than A1 and becomes larger than A2 when the swing angle θ of the arm 14 is the minimum angle θmin.

例えば、アーム14の揺動角θが最大角度θmaxである状態において、アーム14の揺動角θが最小角度θminとなるまでアーム操作装置61の操作レバーをフルに傾倒したときには、図6に示すように、アーム制御弁41のメータアウト側の開口面積は、まずはA1まで急激に増大し、その後に揺動角θの変化に応じてA2まで緩やかに上昇する。   For example, when the operating lever of the arm operating device 61 is fully tilted until the swinging angle θ of the arm 14 reaches the minimum angle θmin in the state where the swinging angle θ of the arm 14 is the maximum angle θmax, it is shown in FIG. As described above, the opening area of the arm control valve 41 on the meter-out side first rapidly increases to A1 and then gradually increases to A2 in accordance with the change in the swing angle θ.

さらに、本実施形態では、図2に示すように、旋回体12に傾斜センサ72が取り付けられている。図例では傾斜センサ72がキャビン16に配置されているが、傾斜センサ72はその他の部分(例えば、エンジンルーム)に配置されてもよい。傾斜センサ72は、旋回体12の水平度を検出する。そして、制御装置7は、傾斜センサ72で検出された水平度に基づいて、カメラ71で撮影された画像から求められるアーム14の揺動角θを補正する。例えば、旋回体12が前下がりの場合には、カメラ71で撮影された画像から求められるアーム14の揺動角θを、当該揺動角θから旋回体12の傾斜角(傾斜センサ72で検出される水平度)を差し引くように補正する。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the tilt sensor 72 is attached to the revolving unit 12. Although the inclination sensor 72 is arranged in the cabin 16 in the illustrated example, the inclination sensor 72 may be arranged in another portion (for example, the engine room). The tilt sensor 72 detects the levelness of the swing body 12. Then, the control device 7 corrects the swing angle θ of the arm 14 obtained from the image captured by the camera 71, based on the horizontality detected by the tilt sensor 72. For example, in the case where the revolving unit 12 is moving forward and downward, the swing angle θ of the arm 14 obtained from the image captured by the camera 71 is used to detect the tilt angle of the revolving unit 12 from the swing angle θ (detected by the tilt sensor 72). Correct the horizontal level).

以上説明したように、本実施形態の駆動システム1Aでは、アーム引き操作時に重力影響部(アーム14およびバケット15全体)の重心がキャビン16から最も遠くにあるとき、換言すれば重力がアーム14に当該アーム14の揺動を最も加速するように作用するときに、アーム用電磁比例弁51から出力されるパイロット圧の上限圧PLが最小P1となる。つまり、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビン16から遠くにあるほど(すなわち、アーム14の揺動角θが大きいほど)小さくすることができる。従って、アーム14が重力に準じて揺動するときには、重力の影響でアームシリンダ22にキャビテーションが発生することを防止することができる。しかも、アーム引き操作に対して1つのアーム用電磁比例弁51を用いた安価な構成でそれを実現できる。   As described above, in the drive system 1A of the present embodiment, when the gravity center of the gravity-affected portion (the arm 14 and the entire bucket 15) is farthest from the cabin 16 during the arm pulling operation, in other words, gravity is applied to the arm 14. When acting to accelerate the swing of the arm 14 most, the upper limit pressure PL of the pilot pressure output from the arm proportional solenoid valve 51 becomes the minimum P1. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the operation lever of the arm operation device 61 is largely tilted is such that the farther the center of gravity of the gravity-affected portion is from the cabin 16 (that is, the swinging of the arm 14). The larger the dynamic angle θ, the smaller the angle. Therefore, when the arm 14 swings according to gravity, it is possible to prevent cavitation from occurring in the arm cylinder 22 due to the influence of gravity. Moreover, this can be realized with an inexpensive structure using one arm solenoid proportional valve 51 for the arm pulling operation.

一方、アーム引き操作時に重力影響部の重心がキャビン16の最も近くにあるとき、換言すれば重力がアーム14に当該アーム14の揺動を最も減速するように作用するときに、アーム用電磁比例弁51から出力されるパイロット圧の上限圧PLが最大P2となる。つまり、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビン16に近いほど(すなわち、アーム14の揺動角θが小さいほど)大きくすることができる。従って、アーム14が重力に逆らって揺動するときには、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積が大きくなるため、アームシリンダ22から排出される作動油がアーム制御弁41で絞られることが抑制される。従って、重力影響部の重心が鉛直線Lを基準としてキャビン16と同じ側に位置するときは、アーム14の揺動に必要な動力を低減することができる。   On the other hand, when the center of gravity of the gravity-affected portion is closest to the cabin 16 during the arm pulling operation, in other words, when gravity acts on the arm 14 so as to most decelerate the swing of the arm 14, the electromagnetic proportional force for the arm is increased. The upper limit pressure PL of the pilot pressure output from the valve 51 becomes maximum P2. That is, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the operating lever of the arm operating device 61 is largely tilted is such that the gravity center of the gravity-affected portion is closer to the cabin 16 (that is, the swing angle of the arm 14). It can be increased (the smaller θ is). Therefore, when the arm 14 swings against gravity, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 becomes large when the operation lever of the arm operation device 61 is largely tilted, so that the arm cylinder 22 is discharged from the arm cylinder 22. It is possible to prevent the hydraulic oil to be throttled by the arm control valve 41. Therefore, when the center of gravity of the gravity-affected portion is located on the same side as the cabin 16 with respect to the vertical line L, the power required to swing the arm 14 can be reduced.

ここで、上限圧PLに基づく制御を行わない場合について説明する。この場合、図3中に二点鎖線で示すように、アーム制御弁41のメータアウト側の開口面積は、本実施形態のメータアウト側の開口面積(実線)に比べて小さくしなければならない。なぜなら、上限圧PLに基づく制御を行わない場合のアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積は、最悪条件時(アーム14の揺動角θが最大角度θmaxであり、かつ、アーム操作装置61の操作レバーがフルに傾倒されたとき)に、アームシリンダ22でキャビテーションが発生しないように設定されるからである。このため、最悪条件時以外では、アームシリンダ22から排出される作動油がアーム制御弁41で無駄に絞られることになる。   Here, a case where the control based on the upper limit pressure PL is not performed will be described. In this case, as shown by the chain double-dashed line in FIG. 3, the opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 must be smaller than the opening area on the meter-out side (solid line) in this embodiment. This is because the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the control based on the upper limit pressure PL is not performed is the worst condition (the swing angle θ of the arm 14 is the maximum angle θmax and the arm operating device is This is because it is set so that cavitation does not occur in the arm cylinder 22 when the operation lever 61 is fully tilted. Therefore, the operating oil discharged from the arm cylinder 22 is unnecessarily throttled by the arm control valve 41 except under the worst condition.

これに対し、本実施形態では、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積がアーム14の揺動角θに応じて変化する。従って、アーム制御弁41のメータアウト側の開口面積を、上限圧PLに基づく制御を行わない場合のアーム制御弁41のメータアウト側の開口面積に比べて、格段に大きくすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the operation lever of the arm operation device 61 is largely tilted changes according to the swing angle θ of the arm 14. Therefore, the opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 can be made significantly larger than the opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the control based on the upper limit pressure PL is not performed.

ところで、ブームシリンダ21およびアームシリンダ22にストロークセンサを設け、これらのストロークセンサの検出値からアーム14の揺動角θを算出することは可能である。しかしながら、ブームシリンダ21およびアームシリンダ22には大きな振動が作用するため、ストロークセンサを用いた場合には振動対策が必要になる。さらに、アーム14の揺動角θを算出するために、ブームシリンダ21のストローク検出値とアームシリンダ22のストローク検出値の両方が必要になる。これに対し、本実施形態のように振動の少ない旋回体12にカメラ71を取り付け、そのカメラ71で撮影された画像からアーム14の揺動角θを求めれば、簡単な構成で振動による悪影響を避けることができる。   By the way, it is possible to provide a stroke sensor in the boom cylinder 21 and the arm cylinder 22, and calculate the swing angle θ of the arm 14 from the detection values of these stroke sensors. However, since a large vibration acts on the boom cylinder 21 and the arm cylinder 22, it is necessary to take measures against vibration when the stroke sensor is used. Further, both the stroke detection value of the boom cylinder 21 and the stroke detection value of the arm cylinder 22 are required to calculate the swing angle θ of the arm 14. On the other hand, if the camera 71 is attached to the revolving unit 12 with less vibration as in the present embodiment and the swing angle θ of the arm 14 is obtained from the image captured by the camera 71, the adverse effect of vibration can be obtained with a simple configuration. Can be avoided.

さらに、本実施形態では、傾斜センサ72で検出された旋回体12の水平度に基づいて、カメラ71で撮影された画像から求められるアーム14の揺動角θが補正されるので、アーム14の揺動角θを地面の傾斜に拘らず正確に求めることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the swing angle θ of the arm 14 obtained from the image captured by the camera 71 is corrected based on the horizontality of the revolving unit 12 detected by the tilt sensor 72, so The swing angle θ can be accurately obtained regardless of the inclination of the ground.

<変形例>
バケット用電磁比例弁52が省略され、パイロット操作弁であるバケット操作装置62がバケットインパイロットライン66によりバケット制御弁44の第1パイロットポート46と接続されてもよい。しかし、バケット用電磁比例弁52が設けられていれば、上限圧PLに基づく制御を、バケットイン操作時にも行うことができる。あるいは、上限圧PLに基づく制御をアーム引き操作時に行わずにバケットイン操作時にのみ行ってもよい。この場合、アーム用電磁比例弁51が省略され、パイロット操作弁であるアーム操作装置61がアーム引きパイロットライン64によりアーム制御弁41の第1パイロットポート43と接続されてもよい。
<Modification>
The bucket solenoid proportional valve 52 may be omitted, and the bucket operating device 62, which is a pilot operating valve, may be connected to the first pilot port 46 of the bucket control valve 44 by the bucket in pilot line 66. However, if the bucket solenoid proportional valve 52 is provided, the control based on the upper limit pressure PL can be performed even during the bucket-in operation. Alternatively, the control based on the upper limit pressure PL may be performed only during the bucket-in operation without performing during the arm pulling operation. In this case, the arm proportional solenoid valve 51 may be omitted, and the arm operating device 61, which is a pilot operating valve, may be connected to the first pilot port 43 of the arm control valve 41 by the arm pulling pilot line 64.

上限圧PLに基づく制御をバケットイン操作時に行う場合、バケット15が本発明の揺動部に相当し、バケットイン操作およびバケットアウト操作がそれぞれ本発明の第1操作および第2操作に相当する。この場合、制御装置7は、前記実施形態と同様に、バケット用電磁比例弁52から出力されるパイロット圧が、上限圧PLまではバケット操作装置62から出力される操作信号に比例するように、バケット用電磁比例弁52を制御する。つまり、制御装置7は、バケット用電磁比例弁52から出力されるパイロット圧が上限圧PLとなるまでは、バケット操作装置62から出力される操作信号に比例する指令電流をバケット用電磁比例弁52へ送給し、それ以上にバケット操作装置62の操作レバーが傾倒されても、バケット用電磁比例弁52へ送給する指令電流を上限圧PLと対応する値に維持する。   When the control based on the upper limit pressure PL is performed during the bucket in operation, the bucket 15 corresponds to the swinging portion of the present invention, and the bucket in operation and the bucket out operation correspond to the first operation and the second operation of the present invention, respectively. In this case, similarly to the above-described embodiment, the control device 7 controls the bucket proportional solenoid valve 52 so that the pilot pressure output from the bucket proportional proportional valve 52 is proportional to the operation signal output from the bucket operating device 62 up to the upper limit pressure PL. The bucket solenoid proportional valve 52 is controlled. That is, until the pilot pressure output from the bucket electromagnetic proportional valve 52 reaches the upper limit pressure PL, the control device 7 supplies a command current proportional to the operation signal output from the bucket operating device 62 to the bucket electromagnetic proportional valve 52. Even if the operating lever of the bucket operating device 62 is tilted further, the command current to be sent to the bucket solenoid proportional valve 52 is maintained at a value corresponding to the upper limit pressure PL.

さらに、制御装置7は、バケット15の揺動範囲の全域において、バケット15がキャビン16に近いほど上限圧PLが上昇するように、バケット用電磁比例弁52を制御する。この場合、キャビン16に取り付けられるカメラ71でバケット15を撮影してもよい。そして、制御装置7は、カメラ71で撮影された画像から、バケット15(重力影響部)の重心とバケット15の揺動中心15a(図2参照)とを結ぶ線と揺動中心15aを通る鉛直線との間の角度であるバケット15の揺動角を求め、この揺動角に応じて上限圧PLを決定する。   Further, the control device 7 controls the bucket proportional solenoid valve 52 so that the upper limit pressure PL increases as the bucket 15 is closer to the cabin 16 in the entire swing range of the bucket 15. In this case, the bucket 15 may be photographed by the camera 71 attached to the cabin 16. Then, the control device 7 determines, from the image captured by the camera 71, a vertical line passing through the swing center 15a and a line connecting the center of gravity of the bucket 15 (gravitational influence part) and the swing center 15a (see FIG. 2) of the bucket 15. The swing angle of the bucket 15 which is the angle between the line and the line is determined, and the upper limit pressure PL is determined according to this swing angle.

このような構成であれば、前記実施形態と同様の効果(前記実施形態の効果においてアーム14をバケット15と読み替えたもの)を得ることができる。   With such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described embodiment (the arm 14 is replaced with the bucket 15 in the effect of the above-described embodiment).

また、前記実施形態では、アーム14の揺動範囲の全域においてアーム14がキャビン16に近いほど上限圧PLが上昇していた。しかし、重力影響部(アーム14およびバケット15全体)の重心が少なくとも鉛直線Lを基準としてキャビン16と反対側に位置する限りは、アーム14がキャビン16に近いほど上限圧PLが上昇してもよい。この点は、上限圧PLに基づく制御をバケットイン操作時に行う場合も同様である。   Further, in the above-described embodiment, the upper limit pressure PL increases as the arm 14 is closer to the cabin 16 in the entire swing range of the arm 14. However, as long as the center of gravity of the gravity-affected portion (the arm 14 and the entire bucket 15) is located on the opposite side of the cabin 16 with respect to at least the vertical line L, even if the arm 14 is closer to the cabin 16, the upper limit pressure PL increases. Good. This point is the same when the control based on the upper limit pressure PL is performed during the bucket-in operation.

(第2実施形態)
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル駆動システム1Bを説明する。
(Second embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, a hydraulic excavator drive system 1B according to a second embodiment of the present invention will be described.

本実施形態では、アーム操作装置61およびバケット操作装置62が、操作信号として制御装置7へ電気信号を出力する電気ジョイスティックである。このため、アーム制御弁41の第2パイロットポート42は、アーム押しパイロットライン63によりアーム用電磁比例弁53と接続されており、バケット制御弁44の第2パイロットポート45は、バケットアウトパイロットライン65によりバケット用電磁比例弁54と接続されている。なお、図7では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。   In the present embodiment, the arm operating device 61 and the bucket operating device 62 are electric joysticks that output an electric signal to the control device 7 as an operation signal. Therefore, the second pilot port 42 of the arm control valve 41 is connected to the arm electromagnetic proportional valve 53 by the arm pushing pilot line 63, and the second pilot port 45 of the bucket control valve 44 is connected to the bucket out pilot line 65. Is connected to the bucket solenoid proportional valve 54. Note that in FIG. 7, only some signal lines are drawn for simplification of the drawing.

本実施形態では、第1実施形態で説明した上限圧PLに基づく制御が、アーム引き操作時にのみ行われてもよいし、バケットイン操作時にのみ行われてもよい。あるいは、本実施形態では、第1実施形態で説明した上限圧PLに基づく制御が、アーム押し操作時にのみ行われてもよいし、バケットアウト操作時にのみ行われてもよい。   In the present embodiment, the control based on the upper limit pressure PL described in the first embodiment may be performed only during the arm pulling operation, or may be performed only during the bucket in operation. Alternatively, in the present embodiment, the control based on the upper limit pressure PL described in the first embodiment may be performed only during the arm pushing operation or may be performed only during the bucket out operation.

さらには、上限圧PLに基づく制御は、アーム引き操作時およびアーム押し操作時に行われてもよい。この場合、アーム用電磁比例弁51が本発明の第1電磁比例弁に相当し、アーム用電磁比例弁53が本発明の第2電磁比例弁に相当する。あるいは、上限圧PLに基づく制御は、バケットイン操作時およびバケットアウト操作時に行われてもよい。   Further, the control based on the upper limit pressure PL may be performed during the arm pulling operation and the arm pushing operation. In this case, the arm solenoid proportional valve 51 corresponds to the first solenoid proportional valve of the present invention, and the arm solenoid proportional valve 53 corresponds to the second solenoid proportional valve of the present invention. Alternatively, the control based on the upper limit pressure PL may be performed during the bucket in operation and the bucket out operation.

例えば、上限圧PLに基づく制御をアーム押し操作時に行う場合、制御装置7は、アーム用電磁比例弁53から出力されるパイロット圧が、上限圧PLまではアーム操作装置61から出力される操作信号に比例するように、アーム用電磁比例弁53を制御する。また、アーム押し操作時、制御装置7は、重力影響部(アーム14およびバケット15全体)の重心が少なくとも鉛直線Lを基準としてキャビン16と同じ側に位置する限りは、アーム14がキャビン16から遠くにあるほど上限圧PLが上昇するように、アーム用電磁比例弁53を制御してもよい。上限圧PLの決定は、第1実施形態で説明したのと同様に行われる。   For example, when the control based on the upper limit pressure PL is performed during the arm pushing operation, the control device 7 controls the operation signal output from the arm operating device 61 until the pilot pressure output from the arm electromagnetic proportional valve 53 is up to the upper limit pressure PL. The electromagnetic proportional valve for arm 53 is controlled so as to be proportional to. During the arm pushing operation, the control device 7 causes the arm 14 to move from the cabin 16 as long as the gravity center of the gravity-affected portion (the arm 14 and the entire bucket 15) is located on the same side as the cabin 16 with respect to at least the vertical line L. The arm proportional solenoid valve 53 may be controlled so that the upper limit pressure PL increases as the distance increases. The upper limit pressure PL is determined in the same manner as described in the first embodiment.

アーム14の揺動角θは、重力影響部の重心が鉛直線L上にあるときにゼロとなり、アーム押し操作時は、キャビン16に近い側がプラス、キャビン16から遠い側がマイナスである。   The swing angle θ of the arm 14 becomes zero when the center of gravity of the gravity-affected portion is on the vertical line L, and when the arm is pushed, the side closer to the cabin 16 is plus and the side farther from the cabin 16 is minus.

上記の構成によれば、アーム押し操作時に、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビン16に近いほど(すなわち、アーム14の揺動角θが大きいほど)小さくすることができる。従って、アーム14が重力に準じて揺動するときには、重力の影響でアームシリンダ22にキャビテーションが発生することを防止することができる。しかも、アーム押し操作に対して1つのアーム用電磁比例弁53を用いた安価な構成でそれを実現できる。   According to the above configuration, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the operation lever of the arm operation device 61 is largely tilted during the arm pushing operation is such that the center of gravity of the gravity-affected portion is close to the cabin 16. It can be made smaller (that is, as the swing angle θ of the arm 14 is larger). Therefore, when the arm 14 swings according to gravity, it is possible to prevent cavitation from occurring in the arm cylinder 22 due to the influence of gravity. Moreover, it can be realized with an inexpensive configuration using one arm solenoid proportional valve 53 for the arm pushing operation.

さらに、アーム14の揺動範囲の全域においてアーム14がキャビン16から遠くにあるほど上限圧PLが上昇する場合には、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積を、重力影響部の重心がキャビン16から遠くにあるほど(すなわち、アーム14の揺動角θが小さいほど)大きくすることができる。従って、アーム14が重力に逆らって揺動するときには、アーム操作装置61の操作レバーが大きく傾倒されたときのアーム制御弁41のメータアウト側の最大開口面積が大きくなるため、アームシリンダ22から排出される作動油がアーム制御弁41で絞られることが抑制される。従って、重力影響部の重心が鉛直線Lを基準としてキャビン16と反対側に位置するときは、アーム14の揺動に必要な動力を低減することができる。   Further, when the upper limit pressure PL increases as the arm 14 is farther from the cabin 16 in the entire swing range of the arm 14, the arm control valve 41 when the operation lever of the arm operation device 61 is largely tilted. The maximum opening area on the meter-out side can be increased as the center of gravity of the gravity-affected portion is farther from the cabin 16 (that is, the swing angle θ of the arm 14 is smaller). Therefore, when the arm 14 swings against gravity, the maximum opening area on the meter-out side of the arm control valve 41 when the operating lever of the arm operating device 61 is largely tilted becomes large, and therefore the discharge from the arm cylinder 22 is performed. It is possible to prevent the hydraulic oil to be throttled by the arm control valve 41. Therefore, when the center of gravity of the gravity-affected portion is located on the opposite side of the cabin 16 with respect to the vertical line L, the power required to swing the arm 14 can be reduced.

(その他の実施形態)
本発明は上述した第1および第2実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、アーム制御弁41およびバケット制御弁44のそれぞれは、必ずしも単一の制御弁である必要はなく、メータイン用の制御弁とメータアウト用の制御弁に分かれていてもよい。また、エンジン30の代わりに電動機を用いてもよい。   For example, each of the arm control valve 41 and the bucket control valve 44 does not necessarily have to be a single control valve, and may be divided into a meter-in control valve and a meter-out control valve. An electric motor may be used instead of the engine 30.

さらに、駆動システム(1Aまたは1B)が搭載される油圧ショベル10は、必ずしも自走式である必要はない。例えば、油圧ショベル10が船に搭載される場合には、旋回体12が船体に旋回可能に支持されてもよい。   Furthermore, the hydraulic excavator 10 on which the drive system (1A or 1B) is mounted does not necessarily have to be self-propelled. For example, when the hydraulic excavator 10 is mounted on a ship, the revolving structure 12 may be rotatably supported by the hull.

1A,1B 油圧ショベル駆動システム
10 油圧ショベル
11 走行体
12 旋回体
14 アーム(揺動部)
15 バケット(揺動部)
22 アームシリンダ
23 バケットシリンダ
41 アーム制御弁
42 第2パイロットポート
43 第1パイロットポート
44 バケット制御弁
45 第2パイロットポート
46 第1パイロットポート
51,52,53,54 電磁比例弁
61 アーム操作装置
62 バケット操作装置
7 制御装置
71 カメラ
72 傾斜センサ
1A, 1B Hydraulic excavator drive system 10 Hydraulic excavator 11 Traveling body 12 Revolving structure 14 Arm (oscillating part)
15 buckets (oscillating part)
22 Arm Cylinder 23 Bucket Cylinder 41 Arm Control Valve 42 Second Pilot Port 43 First Pilot Port 44 Bucket Control Valve 45 Second Pilot Port 46 First Pilot Port 51, 52, 53, 54 Electromagnetic Proportional Valve 61 Arm Operating Device 62 Bucket Operating device 7 Control device 71 Camera 72 Tilt sensor

Claims (8)

アームまたはバケットである揺動部を揺動させるシリンダと、
前記シリンダに対する作動油の供給および排出を制御する制御弁であって、前記揺動部をキャビンに近づける第1操作用の第1パイロットポートおよび前記揺動部を前記キャビンから遠ざける第2操作用の第2パイロットポートを有する制御弁と、
操作レバーを含み、前記第1操作と前記第2操作のどちらかを受けたときに前記操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する操作装置と、
前記第1パイロットポートと接続された電磁比例弁と、
前記操作信号に基づいて前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記操作装置が前記第1操作を受けたとき、前記電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと反対側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンに近いほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する、油圧ショベル駆動システム。
A cylinder for rocking the rocking part which is an arm or a bucket,
A control valve for controlling supply and discharge of hydraulic oil to and from the cylinder, the first pilot port for a first operation for bringing the swinging portion closer to the cabin and the second pilot for moving the swinging portion away from the cabin. A control valve having a second pilot port,
An operation device including an operation lever, which outputs an operation signal according to a tilt angle of the operation lever when receiving either the first operation or the second operation,
An electromagnetic proportional valve connected to the first pilot port,
A control device for controlling the solenoid proportional valve based on the operation signal,
The control device, when the operating device receives the first operation, a pilot pressure output from the solenoid proportional valve is proportional to an operation signal output from the operating device up to an upper limit pressure, and When the swinging part is an arm, the center of gravity of the arm and the entire bucket, and when the swinging part is a bucket, the center of gravity of the bucket is at least the vertical line passing through the swinging center of the swinging part. A hydraulic excavator drive system that controls the solenoid proportional valve so that the upper limit pressure increases as the swinging portion is closer to the cabin as long as it is located on the opposite side.
前記制御装置は、前記操作装置が前記第1操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンに近いほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する、請求項1に記載の油圧ショベル駆動システム。   When the operating device receives the first operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is closer to the cabin in the entire swinging range of the swinging part. The hydraulic excavator drive system according to claim 1, which controls an electromagnetic proportional valve. 前記電磁比例弁は、第1電磁比例弁であり、
前記第2パイロットポートと接続された第2電磁比例弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記第2電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと同じ側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記第2電磁比例弁を制御する、請求項1または2に記載の油圧ショベル駆動システム。
The solenoid proportional valve is a first solenoid proportional valve,
Further comprising a second solenoid proportional valve connected to the second pilot port,
The control device is such that, when the operating device receives the second operation, the pilot pressure output from the second electromagnetic proportional valve is proportional to an operating signal output from the operating device up to an upper limit pressure, and When the rocking portion is an arm, the center of gravity of the arm and the bucket as a whole, and when the rocking portion is a bucket, the center of gravity of the bucket is based on a vertical line passing at least the rocking center of the rocking portion. The second electromagnetic proportional valve is controlled so that the upper limit pressure increases as the swinging portion is farther from the cabin as long as it is located on the same side as the cabin. Hydraulic excavator drive system.
前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記第2電磁比例弁を制御する、請求項3に記載の油圧ショベル駆動システム。   When the operating device receives the second operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is farther from the cabin in the entire swinging range of the swinging part. The hydraulic excavator drive system according to claim 3, wherein the second solenoid proportional valve is controlled. アームまたはバケットである揺動部を揺動させるシリンダと、
前記シリンダに対する作動油の供給および排出を制御する制御弁であって、前記揺動部をキャビンに近づける第1操作用の第1パイロットポートおよび前記揺動部を前記キャビンから遠ざける第2操作用の第2パイロットポートを有する制御弁と、
操作レバーを含み、前記第1操作と前記第2操作のどちらかを受けたときに前記操作レバーの傾倒角に応じた操作信号を出力する操作装置と、
前記第2パイロットポートと接続された電磁比例弁と、
前記操作信号に基づいて前記電磁比例弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記電磁比例弁から出力されるパイロット圧が、上限圧までは前記操作装置から出力される操作信号に比例し、かつ、前記揺動部がアームであるときはアームおよびバケット全体の重心が、前記揺動部がバケットであるときはバケットの重心が、少なくとも前記揺動部の揺動中心を通る鉛直線を基準として前記キャビンと同じ側に位置する限りは、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する、油圧ショベル駆動システム。
A cylinder for rocking the rocking part, which is an arm or a bucket,
A control valve for controlling supply and discharge of hydraulic oil to and from the cylinder, comprising a first pilot port for a first operation for bringing the swinging portion closer to a cabin and a second operation port for moving the swinging portion away from the cabin. A control valve having a second pilot port,
An operation device including an operation lever, which outputs an operation signal according to a tilt angle of the operation lever when receiving either the first operation or the second operation,
An electromagnetic proportional valve connected to the second pilot port,
A control device for controlling the solenoid proportional valve based on the operation signal,
The control device, when the operating device receives the second operation, the pilot pressure output from the solenoid proportional valve is proportional to an operation signal output from the operating device up to an upper limit pressure, and When the swing unit is an arm, the center of gravity of the arm and the bucket as a whole, and when the swing unit is a bucket, the center of gravity of the bucket is at least the vertical line passing through the swing center of the swing unit. A hydraulic excavator drive system that controls the solenoid proportional valve so that the upper limit pressure increases as the swinging portion is farther from the cabin as long as it is located on the same side as.
前記制御装置は、前記操作装置が前記第2操作を受けたとき、前記揺動部の揺動範囲の全域において、前記揺動部が前記キャビンから遠くにあるほど前記上限圧が上昇するように、前記電磁比例弁を制御する、請求項5に記載の油圧ショベル駆動システム。   When the operating device receives the second operation, the control device sets the upper limit pressure to increase as the swinging part is farther from the cabin, in the entire swinging range of the swinging part. The hydraulic excavator drive system according to claim 5, wherein the solenoid proportional valve is controlled. 旋回体と、
前記旋回体に取り付けられた、前記揺動部を撮影するカメラと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記カメラで撮影された画像から、前記重心と前記揺動部の揺動中心とを結ぶ線と前記鉛直線との間の揺動角を求め、この揺動角に応じて前記上限圧を決定する、請求項1〜6の何れか一項に記載の油圧ショベル駆動システム。
Revolving structure,
And a camera attached to the revolving structure for photographing the swinging unit,
The control device obtains a swing angle between the vertical line and the line connecting the center of gravity and the swing center of the swing portion from the image captured by the camera, and determines the swing angle according to the swing angle. The hydraulic excavator drive system according to claim 1, wherein the upper limit pressure is determined.
前記旋回体を旋回可能に支持する走行体と、
前記旋回体に取り付けられた、前記旋回体の水平度を検出する傾斜センサと、をさらに備え、
前記鉛直線は、前記旋回体の旋回軸と平行な仮想直線であり、
前記制御装置は、前記傾斜センサで検出された水平度に基づいて、前記カメラで撮影された画像から求められる前記揺動角を補正する、請求項7に記載の油圧ショベル駆動システム。
A traveling body that supports the revolving structure so that the revolving structure is revolvable,
An inclination sensor attached to the revolving structure for detecting the levelness of the revolving structure,
The vertical line is a virtual straight line parallel to the turning axis of the turning body,
The hydraulic excavator drive system according to claim 7, wherein the control device corrects the swing angle obtained from an image captured by the camera based on the horizontality detected by the tilt sensor.
JP2016184547A 2016-09-21 2016-09-21 Hydraulic excavator drive system Active JP6697361B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184547A JP6697361B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Hydraulic excavator drive system
CN201710853020.7A CN107859087B (en) 2016-09-21 2017-09-20 Hydraulic shovel drive system
US15/711,497 US10612212B2 (en) 2016-09-21 2017-09-21 Hydraulic excavator drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184547A JP6697361B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Hydraulic excavator drive system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018048698A JP2018048698A (en) 2018-03-29
JP6697361B2 true JP6697361B2 (en) 2020-05-20

Family

ID=61618408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016184547A Active JP6697361B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Hydraulic excavator drive system

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10612212B2 (en)
JP (1) JP6697361B2 (en)
CN (1) CN107859087B (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017168686A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 日立建機株式会社 Drive control device of construction machine
JP6936690B2 (en) * 2017-10-18 2021-09-22 川崎重工業株式会社 Hydraulic excavator drive system
US11511732B2 (en) * 2018-11-29 2022-11-29 Intsite Ltd. System and method for preventing rolling-over of vehicles
JP7152968B2 (en) * 2019-02-28 2022-10-13 川崎重工業株式会社 hydraulic excavator drive system
WO2020196871A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01 住友重機械工業株式会社 Excavator
JP2021038787A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 川崎重工業株式会社 Hydraulic system of construction machine
CN110925253B (en) * 2019-12-19 2021-11-09 三一重机有限公司 Engineering machinery composite action control method and device
US11274752B2 (en) * 2020-01-08 2022-03-15 Sun Hydraulics, Llc Flow control valve with load-sense signal generation
DE102020001713A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Hydac Mobilhydraulik Gmbh Control device
FI130526B (en) * 2020-05-14 2023-11-02 Ponsse Oyj Arrangement and method for controlling at least one operation of a work machine, and work machine
CN113172651B (en) * 2021-04-20 2022-08-05 汪永生 Self-sensing anti-drop industrial manipulator
CN114250821B (en) * 2021-12-28 2023-04-07 徐州徐工挖掘机械有限公司 Excavator emergency operation control system and method
CN115030246B (en) * 2022-05-23 2024-01-16 中联重科土方机械有限公司 Positive flow excavator, control method, control device and controller thereof

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01260125A (en) * 1988-04-07 1989-10-17 Yutani Heavy Ind Ltd Hydraulic circuit for hydraulic shovel
US5178510A (en) * 1988-08-02 1993-01-12 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Apparatus for controlling the hydraulic cylinder of a power shovel
US5160239A (en) * 1988-09-08 1992-11-03 Caterpillar Inc. Coordinated control for a work implement
WO1993009300A1 (en) * 1991-10-29 1993-05-13 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Method of selecting automatic operation mode of working machine
JPH05187409A (en) 1992-01-16 1993-07-27 Yutani Heavy Ind Ltd Hydraulic circuit for construction machine
JPH07127607A (en) * 1993-09-07 1995-05-16 Yutani Heavy Ind Ltd Hydraulic device of work machine
JPH07197485A (en) * 1993-12-28 1995-08-01 Komatsu Ltd Working machine control device for construction machine
JP2566745B2 (en) * 1994-04-29 1996-12-25 三星重工業株式会社 Automatic flat working method of electronically controlled hydraulic excavator
JP3455369B2 (en) * 1996-06-26 2003-10-14 日立建機株式会社 Front control device for construction machinery
JP3788686B2 (en) * 1998-04-24 2006-06-21 日立建機株式会社 Hydraulic drive control device
JP2001140279A (en) * 1999-11-12 2001-05-22 Masatoshi Uchihashi Attachment detaching equipment of hydraulic type shovel excavator, hydraulic type shovel excavator equipped with the same and method for controlling attachment detaching equipment
KR20030003015A (en) * 2001-06-28 2003-01-09 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 Excavator
WO2003021365A2 (en) * 2001-08-31 2003-03-13 The Board Of Regents Of The University And Community College System, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno Coordinated joint motion control system
DE10256923B4 (en) * 2002-12-05 2013-10-24 Liebherr-France S.A. Method and device for motion damping of hydraulic cylinders of mobile machines
US7079931B2 (en) * 2003-12-10 2006-07-18 Caterpillar Inc. Positioning system for an excavating work machine
JP4114684B2 (en) * 2005-08-11 2008-07-09 コベルコ建機株式会社 Control device for hydraulic cylinder and work machine equipped with the same
US7959538B2 (en) * 2005-10-14 2011-06-14 Komatsu Ltd. Device and method for controlling engine and hydraulic pump of working vehicle
JP4732254B2 (en) * 2006-06-22 2011-07-27 東芝機械株式会社 Construction machine equipped with a control valve having an anti-lifting function
US7891458B2 (en) * 2006-12-21 2011-02-22 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Steering system for engineering vehicle
KR100974275B1 (en) * 2007-12-17 2010-08-06 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 shock absorption device and method thereof for excavator
JP2009197439A (en) * 2008-02-20 2009-09-03 Caterpillar Japan Ltd Interference prevention controller in working machine
JP5271758B2 (en) * 2009-03-11 2013-08-21 日立建機株式会社 Hydraulic drive device for work machine
JP5248377B2 (en) * 2009-03-16 2013-07-31 日立建機株式会社 Hydraulic drive device for work machine
US8594896B2 (en) * 2009-12-18 2013-11-26 Caterpillar Sarl Lift arm control system
JP5485007B2 (en) * 2010-05-07 2014-05-07 日立建機株式会社 Hydraulic control device for work vehicle
KR20130124364A (en) * 2011-03-08 2013-11-13 스미토모 겐키 가부시키가이샤 Shovel and method for controlling shovel
WO2012157438A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 日立建機株式会社 Device for displaying rearward field of view of hydraulic shovel
JP5941663B2 (en) * 2011-11-30 2016-06-29 住友建機株式会社 Construction machine monitoring system
JP5919820B2 (en) 2011-12-28 2016-05-18 コベルコ建機株式会社 Hydraulic cylinder circuit for construction machinery
KR20150018834A (en) * 2012-10-30 2015-02-24 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Hydraulic pressure control device
JP5969379B2 (en) * 2012-12-21 2016-08-17 住友建機株式会社 Excavator and excavator control method
JP6101498B2 (en) * 2013-01-31 2017-03-22 ヤンマー株式会社 Work vehicle
CN203429678U (en) * 2013-08-01 2014-02-12 成都市新筑路桥机械股份有限公司 Novel excavator bucket rod and swing arm association system
CN103469835B (en) * 2013-09-05 2015-12-02 南京工业大学 Excavator oil-liquid hybrid power control system with energy recovery and conversion functions
DE112013000251B3 (en) * 2013-11-26 2015-08-20 Komatsu Ltd. working vehicle
JP6231917B2 (en) * 2014-03-24 2017-11-15 川崎重工業株式会社 Hydraulic excavator drive system
US10099609B2 (en) * 2014-07-03 2018-10-16 InfoMobility S.r.L. Machine safety dome
JP2016125521A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 日立建機株式会社 Working machine
US9889562B1 (en) * 2015-10-16 2018-02-13 X Development Llc Smart kickstand for balancing a mobile robotic arm
CN109790701B (en) * 2016-12-06 2022-02-22 住友建机株式会社 Construction machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN107859087A (en) 2018-03-30
JP2018048698A (en) 2018-03-29
CN107859087B (en) 2020-07-31
US20180080196A1 (en) 2018-03-22
US10612212B2 (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6697361B2 (en) Hydraulic excavator drive system
US11466435B2 (en) Hydraulic excavator with area limiting control function
CN106661870B (en) Shovel and shovel control method
JP5986114B2 (en) Hydraulic control system with cylinder stagnation strategy
US11655611B2 (en) Shovel
JP7216074B2 (en) Excavator
JP6915042B2 (en) Excavator
US10895059B2 (en) Shovel
JP6378734B2 (en) Hydraulic excavator drive system
JP7068983B2 (en) Work vehicle
CN111989441A (en) Hydraulic shovel drive system
JP7318041B2 (en) Excavator
JP6936690B2 (en) Hydraulic excavator drive system
JP2021055289A (en) Control device of construction machine
JP7474021B2 (en) Excavator
KR102127857B1 (en) Construction machinery
JP6943798B2 (en) Excavator
WO2020065739A1 (en) Work machine
JP2018168573A (en) Work machine
JP2018145623A (en) Shovel
JP2021042602A (en) Shovel
CN108867749A (en) A kind of hydraulic crawler excavator drive system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190613

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200319

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200424

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6697361

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250